一种具备记忆功能的纤维的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高分子纤维的制造领域，具体为一种具备记忆功能的纤维的制造 方法。
【背景技术】
[0002] "形状记忆材料"是指具有某一原始形状的制品，经过形变并固定后，在特定的外 界条件(如热、机械、光、磁或电等外加刺激)下能自动回复到初始形状的一类材料。形状记 忆纤维则是指纤维一次成型时，能记忆外界赋予的初始形状和特性，定型后的纤维可以任 意的发生形变，并在较低的温度下将此形变固定下来(二次成形)或者是在外力的强迫下将 此变形固定下来。但当给予变形的纤维特定的外部刺激条件时形状记忆纤维可回复至原始 形状，也就是说最终的产品具有对纤维最初形状记忆的特性，使用该种形状记忆纤维制得 的织物被称为形状记忆织物。
[0003] 目前，形状记忆材料还处于起步研究阶段，国内外也仅发表了少量基础研究和综 述文章，提出在纺织、生物医学材料、包装材料、工业密封材料等领域的各种用途。在纺织领 域形状记忆材料主要用途包括运动服，军用作战服，登山服，帐篷等。利用聚氨酯的形状记 忆功能，可以作矫形、保形用品如涂层绷带、腹带等。但是，由于目前还没有形状记忆纤维纺 织加工具有形状记忆特性的织物，故其应用主要是通过在织物/非纺织物上层压聚氨酯膜 或涂饰聚氨酯涂层来赋予织物以形状记忆的特征。如日本专利（公开号252353/1986)公开 了由形状记忆树脂、形状记忆粘合剂和无纺布通过层压制备形状记忆织物的方法。美国专 利(US5098776/1992;US5128197/1992)亦公开了一种形状记忆织物的制备方法，这种织物 是由天然纤维/合成纤维和一层具有形状记忆的聚合物粉末组成。CN1706998A涉及一种形 状记忆纤维及其制备方法，该形状记忆纤维是由形状记忆聚氨酯制成，所述聚氨酯由形成 可逆相的组分(A)与形成固定相的组分(B)制备得到。CN1159498则提供了用于织物和成衣 抗皱的形状记忆处理剂，包括主剂和辅剂两部分，在普通印染厂和服装厂设备上均可使用。 处理后洗可穿级别大于3.5级，褶裥防皱大于4级。
[0004] 聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纤维兼具常规聚酯(PET)纤维和尼龙(PA)纤维的优 点，成为新合纤的代表。PTT与PET相比具有许多优点，如模量小，弹性和拉伸回复性好、染色 性好、手感柔软等。目前PTT长丝的纺丝生产通常采用聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产装置来 进行，生产工艺则仅根据PTT的物性加以适当的调整。其中热辊法纺丝、牵伸一步法工艺生 产全牵伸丝最为普遍被采用，经过喷丝板挤出的熔体细流经过冷却后在一对牵伸辊中经过 一定倍率的牵伸，并经过定型辊的定型，最后卷绕得到全牵伸丝。
[0005] 众所周知，丝束的成纤加工过程中，纤维的牵伸和热处理在化纤生产中是一个非 常重要的工艺过程，初生纤维经过牵伸后大分子取向程度和结晶程度得到提高，纤维的结 晶规整性得到提高，从而纤维能获得后道纺织所必要的断裂强度。现有的PTT全牵伸丝制造 方法通常将后道牵伸的牵伸倍率控制在1.3~3.5倍。这种现有的PTT全牵伸丝制造方法存 在明显的缺陷，即牵伸后的纤维尽管经历了定型辊的热定型，但仍然存在较大的内应力，由 于PTT纤维的玻璃化温度低，丝束在卷绕过程中会在筒管上产生较强的收缩从而造成卷装 卡轴，给退卷带来困难，也造成了纤维结构和性能的不稳定。
[0006] 现有技术中通过以下一些技术方案来弥补上述缺陷：一、采用较低的纺丝速度制 得卷装成形良好的低取向丝，控制初生纤维的取向度来解决PTT的卷装成形问题，然后再对 低取向的初生纤维进行牵伸加工制得全牵伸丝;二、减小卷装满卷重量，卷装量减小后筒管 所承受的总应力减小，丝束的收缩程度得到控制，以此来实现顺利退卷的目的；三、卷绕前 再增加一对热辊，通过进一步的松弛和延长纺程上丝束的松弛时间来消除丝束的残余应 力。
[0007] 但是，这些方法或降低生产效率，或制得的纤维成品结构和性能上还是存在很大 的缺陷和不足，因此，结果都不尽理想。
【发明内容】
[0008] 针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是提高一种具有形状记忆特性的 功能纤维的制备方法，用该方法制得的纤维具有良好的卷装外观成型、良好的结构稳定性、 极其柔软的手感，且纤维具有更低的模量而仍具良好的弹性和拉伸回复性能，用该方法制 得的纤维制成的织物具有良好的形状记忆特性。
[0009] 本发明的技术方案是:一种具备记忆功能的纤维的制造方法，采用喷丝板组合件， 将含改性泡沫铜的纺丝原液从喷丝板组合件的空心针挤出，溶剂挥发后成为具备记忆功能 的纤维的芯部;不含改性泡沫铜的壳部纺丝原液从喷丝板组合件挤压孔挤出将具备记忆功 能的纤维的芯部包住，溶剂挥发后成为具备记忆功能的纤维；制备得到所述具备记忆功能 的纤维中，芯部材料的质量百分比配方为:竹炭粉2~10%，聚苯乙烯磺酸酯3~8%，十二水 磷酸氢二钠〇 .05~0.1%，羟丙基甲基纤维素0.05~0.2%，抗氧剂0.1~0.5%，含改性泡沫铜 的成纤聚合物75~92%;其壳部材料的质量百分比配方为：聚乳酸0.1~0.5%，抗紫外剂 0.1~0.5%，抗氧剂0.1~0.5%，磺化蓖麻油0.1~0.5%，消光剂0.1~0.5%，纤维素酯0.1~ 0.5%，邻苯二甲酸丁基苄基酯0.2-0.4%，成纤聚合物75~80%，记忆功能浆料5-10%。
[00?0]进一步，芯部纺丝原液的制造方法为： 1) 干燥泡沫铜，在100~120°c下干燥4~6小时左右，再置于不锈钢釜中，抽真空至0.2 个标准大气压以下，温度95~98°C，向不锈钢釜中注入二十二烷液浸渍泡沫铜，施加0. ΙΟ. 2MPa 的压力 ，保持 4-6 小时 ，制得改性泡沫铜； 2) 制备成纤聚合物溶液:将原料聚四亚甲基醚二醇和4,4_二苯基甲烷二异氰酸酯混 合，在75~90°C反应50-90min，制备得到预聚物，其中4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四 亚甲基醚二醇的摩尔比为（1.80~2.00):1;预聚合完成后，向预聚物中添加 N，N-二甲基乙 酰胺溶剂制成质量百分比浓度为40~50%的预聚物溶液;将戊二胺添加到预聚物溶液中扩 链，扩链后即制得成纤聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺类占成纤聚合物的质量比为1.0 ~2.0%，溶液的质量百分比浓度为33~35% ; 3) 将步骤1.1)制得的改性泡沫铜加入到步骤1.2)制备的成纤聚合物溶液中，储存24~ 36小时，熟化完全，配制成质量百分比浓度为33~35 %的含改性泡沫铜的纺丝原液，以备纺 制芯部材料时使用； 进一步，壳部纺丝原液的制造方法为： 1) 制备成纤聚合物溶液:将原料聚四亚甲基醚二醇和4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯混 合，在75~90°C反应50-90min，制备得到预聚物，其中4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四 亚甲基醚二醇的摩尔比为（1.80~2.00):1;预聚合完成后，向预聚物中添加 N，N-二甲基乙 酰胺溶剂制成质量百分比浓度为40~50%的预聚物溶液;将戊二胺添加到预聚物溶液中扩 链，扩链后即制得成纤聚合物的N，N-二甲基乙酰胺溶液，胺类占成纤聚合物的质量比为1.0 ~2.0%，溶液的质量百分比浓度为33~35% ; 2) 制备记忆功能浆料:包括以下主要组分：以重量份计， 二羟甲基脲树脂 15-20 二羟甲基三嗪酮 18-30 羟甲基三聚氰胺 12-15 聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物 2-5 柠檬酸铵 7-10 马来酸-丙烯酸共聚物 3-6 油酸正丁酯磺酸钠 1-1.5 脂肪醇聚氧乙烯醚 2-5 纳米二氧化钛 0.5-3 月桂醇聚氧乙烯醚磷酸盐 1-2 渗透剂 3-6; 将各组分按比例添加到一定用量的N，N-二甲基乙酰胺溶剂中混合，通过搅拌器搅拌、 研磨机研磨达到均匀分散的目的，制备的浆料的质量百分比浓度为33~35% ; 3) 将步骤2.1)制备的成纤聚合物溶液与步骤2.2)制备的记忆功能浆料在搅拌设备中 分散均匀，储存24~36小时，熟化完全，得到壳部纺丝原液，以备纺制壳部时使用； 优选地，所述的泡沫铜的粒径大约为〇. 5~1. Ομπι。
[0011] 本发明的优点是： 1.本发明通过制备皮芯分别改性的纺丝原液可保证丝束经牵伸和热定型后基本不存 在残余应力，丝束退卷顺畅;更重要的是制得了一种结构性能稳定、纤维良好机械性能和更 低纤维模量，具有形状记忆特性的纤维制品。
[0012] 2.本发明制得的纤维具有良好的卷装外观成型、良好的结构稳定性、极其柔软的 手感，且纤维具有更低的模量而仍具良好的弹性和拉伸回复性能，用该方法制得的纤维制 成的织物具有良好的形状记忆特性。
【具体实施方式】
[0013] 下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0014] 实施例一： 一种具备记忆功能的纤维的制造方法，该制造方法按以下工艺进行： 芯部纺丝原液的制造方法为： 1.1)干燥泡沫铜，在100°c下干燥4小时左右，再置于不锈钢釜中，抽真空至0.2个标准 大气压以下，温度95°C，向不锈钢釜中注入二十二烷液浸渍泡沫铜，施加0.1 MPa的压力，保 持4小时，制得改性泡沫铜； 1.2) 制备成纤聚合物溶液:将原料聚四亚甲基醚二醇和4,4_二苯基甲烷二异氰酸酯混 合，在75°C反应50min，制备得到预聚物，其中4,4_二苯基甲烷二异氰酸酯与聚四亚甲基醚 二醇的摩尔比为（1.80~2.00):1;预聚合完成后，向预聚物中添加 N，N-二甲基